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专利号: 201510289895X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于声音的煤岩界面识别方法,本方法利用一种煤岩界面识别装置,所述装置包括防爆壳体、设置在防爆壳体内的核心处理器、数据存储器、音频信号接收模块、信号传输模块以及本安型电池,防爆壳体外具有麦克风,麦克风所采集的声音信号经音频信号接收模块输送至核心处理器,核心处理器与数据存储器相连,核心处理器将音频信号分析处理后通过信号传输模块输送至采煤机机载可编程控制器,采煤机机载可编程控制器与采煤机液压系统执行单元相连;其特征在于,所述方法包括以下步骤:第一步、将煤岩界面识别装置分别安装在采煤机前、后摇臂上;

第二步、采煤机自动切割之前,预先采用人工示教的方式进行采煤机的第一刀切割,使采煤机的滚筒在不割到顶板岩石的情况下,尽可能的贴合煤岩分界面;

第三步、麦克风采集声音信号输送至核心处理器,核心处理器将目标声音与背景噪声进行分离;

第四步、核心处理器采用BP神经网络对不同的声音信号进行分类并存储在数据存储器中作为初始训练数据;

第五步、自动切割开始后按照上述第三步采集实时声音信号,并将信号输入具有认知能力的BP神经网络中,根据BP神经网络的输出结果获取当前采煤机截割状态;

第六步、BP神经网络的输出结果作为控制指令输送至采煤机机载可编程控制器中,当神经网络输出结果表示当前为正常割煤时,采煤机机载可编程控制器控制维持当前滚筒高度不变;当神经网络输出结果表示当前为割顶板岩石时,采煤机机载可编程控制器立即发出滚筒下调指令。

2.如权利要求1所述的基于声音的煤岩界面识别方法,其特征在于,第三步中声源分离步骤如下:a、对两个麦克风采集的双通道声音分别进行加窗快速傅里叶变化FFT,将时域上的连续信号变成频域中的离散信号;

b、采用听觉外周模型分别计算两个音频的时延差异ITD和强度差异IID;

c、以上述时延差异ITD和强度差异IID为依据,并结合综采工作面声音的其他约束条件,实现音频信号的分离。

3.如权利要求2所述的基于声音的煤岩界面识别方法,其特征在于,其他约束条件包括声音的起始时间点、声音的终止时间点、采煤机的牵引速度、声音时间的周期性、频谱上谐波相关的峰值。

4.如权利要求1至3任一权利要求所述的基于声音的煤岩界面识别方法,其特征在于,核心处理器中所建设的BP神经网络包括输入层、隐藏层和输出层;输入层的节点数根据约束条件确定,输出层的节点数为1。

5.如权利要求4所述的基于声音的煤岩界面识别方法,其特征在于,所述核心处理器是基于SoC平台或者Atom平台的超微计算机。

6.如权利要求5所述的基于声音的煤岩界面识别方法,其特征在于,所述核心处理器内设有与采煤机牵引机电机的主电路相连的比较电路模块。

7.如权利要求6所述的基于声音的煤岩界面识别方法,其特征在于,本安型电池为充电式锂电池。

8.如权利要求7所述的基于声音的煤岩界面识别方法,其特征在于,所述麦克风为工业防尘麦克风,采样频率为44.1kHZ。